Banco De Flujo

OBJETIVOS

Esta practica tiene como objetivo determinar las perdidas de carga en tuberías con fluido laminar y turbulento, analizar el caudal y las tablas de perdida vs longitud equivalente.

MARCO TEORICO

Tipos de flujo

Existen dos tipos de flujo: laminar y turbulento, dependiendo de la velocidad del fluido dentro de la tubería.

Flujo turbulento

Es aquel cuyas partículas en forma desordenada.

Flujo laminar

Es aquel en que sus partículas se deslizan unas sobre otras en forma de laminas formando un perfil de velocidades simétrico y en forma de parábola.

En ambos casos la velocidad en el perfil de velocidades varia de una máxima a una mínima, siendo la máxima en la zona central de la tubería y la mínima es la zona de contacto con las paredes del tubo.

Este fenómeno fue observado por primera vez por Reynolds quien estableció una forma analítica para determinar el tipo de fluido dentro de una tubería sin necesidad de observarlo, que se conoce como él numero de Reynolds (Re).

Re = V*D

v

Donde:

V = velocidad del fluido.

D = diámetro de la tubería.

v = viscosidad cinemática.

Perdidas de carga en tuberías (hf)

El contacto entre el fluido y el material de la tubería provoca perdidas de carga por efecto de la fricción o roce que allí se produce. Estas perdidas serán proporcionales a la rugosidad de la tubería. Para rugosidades pequeñas, como, por, ejemplo las del acero inoxidable, las perdidas serán pequeñas, mientras que para rugosidades mayores, como, por ejemplo, las de las tuberías de concreto, estas serán grandes.

La rugosidad depende entonces del tipo de material y, por supuesto, de su acabado. Para efectos de cálculos cada material tiene su rugosidad ya determinada en laboratorios.

La ecuación básica de las perdidas de carga es

hf = f*L*V2

D*2*g

Donde:

hf = altura correspondiente a la perdida de carga (mts).

f = coeficiente de fricción.

D = diámetro del fluido.

V = velocidad del fluido.

L = longitud de la tubería de igual diámetro.

G = gravedad.

El procedimiento para él calculo de las perdidas de carga depende del tipo de fluido. A continuación se explica para ambos casos:

Flujo laminar

Se calcula el coeficiente de fricción de la siguiente forma:

f = 64/Re

y luego se aplica la ecuación básica de hf.

Flujo turbulento

 Especificar el material de la tubería.

 Determinar la rugosidad absoluta del material (k).

 Calculas la rugosidad relativa R = k/D

 Con la rugosidad relativa y él numero de Reynolds se va al diagrama de Moody

 Se encuentra el coeficiente de fricción (f) para luego calcular hf.

Caudal (Q)

El caudal es el volumen de fluido que pasa por la sección transversal de un conducto en una unidad de tiempo.

Sus unidades son m3/seg, g.p.m (galones por minuto), pies3/seg.

Ecuación de la continuidad

Esta ecuación se cumple para fluidos en movimiento como consecuencia del principio de la conservación de las masas y nos dice que la masa de fluido por unidad de tiempo que atraviesa cualquier sección de un conducto permanece constante.

Para que esta proporción se cumpla, al aumentar el área de una tubería se reduce la velocidad y viceversa. Esta propiedad nos permite, en ciertas ocasiones, variar el diámetro de una tubería a fin de mantener ciertas velocidades recomendadas.

Viscosidad

Es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes. La viscosidad absoluta o dinámica (u); se expresa en Pa*seg, y la viscosidad cinemática (v) que es igual a la viscosidad absoluta entre la densidad y se expresa en m2/seg.

APARATOS O EQUIPOS

El banco de prueba para el ensayo consta de:

 Un deposito principal.

 Una bomba para hacer fluir el aceite por la tubería del sistema.

 Un deposito para purgar el sistema.

 Tubo de pitot.

 Un tablero de manómetros.

Nota: En esta practica el fluido que se utilizo fue aceite SAE-10.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

 Se purgo el sistema.

 Se verifico el nivel de aceite en él deposito.

 Se abrieron

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